As molas moldadas, as molas planas e as molas de lâminas estão entre os tipos mais antigos de molas metálicas e estabeleceram-se como elementos de construção indispensáveis em numerosos ramos da indústria. Hoje em dia, são parte integrante de uma vasta gama de aplicações, particularmente na engenharia mecânica, construção de veículos, engenharia de precisão e engenharia eléctrica. A sua propriedade central – absorver energia mecânica através da deformação, armazená-la e libertá-la novamente quando necessário – é utilizada de várias formas (é única). Esta capacidade de armazenar e converter energia mecânica torna-os o componente de construção ideal para a equalização de forças e deslocamentos.
Requisitos relevantes para o desenvolvimento e fabrico de molas planas, moldadas e de lâminas:
- Materiais adequados que, para além de uma elevada resistência e maleabilidade, possuem também propriedades técnicas adicionais, tais como resistência ao calor, condutividade eléctrica, antimagnetismo, etc., em função da aplicação.
- Fundamentos para o cálculo de molas planas, moldadas e de lâminas que cumprem os requisitos técnicos
- Processos de fabrico avançados para uma produção precisa e económica.
- Métodos de medição fiáveis e equipamento de teste para determinar as caraterísticas da mola para verificar o funcionamento da mola durante e após a produção, bem como durante os testes experimentais na aplicação.
O desenvolvimento de conjuntos em que são utilizadas molas moldadas, molas planas e molas de lâmina está frequentemente associado a esforços experimentais. Há muitas razões para isso: por um lado, as molas são frequentemente incluídas no processo de conceção apenas numa fase tardia, por outro lado, os métodos de cálculo existentes nem sempre captam adequadamente as condições reais de funcionamento. Para além da vasta experiência na conceção clássica de molas planas, moldadas e de lâminas, o método dos elementos finitos (MEF) é agora cada vez mais utilizado como ferramenta de cálculo.
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Aplicações para molas moldadas, molas planas e molas de lâmina
As aplicações para molas feitas de material plano são inúmeras e incontroláveis. Vão desde as simples molas de lâmina até às complicadas molas planas e molas moldadas que são adaptadas com precisão à geometria dos componentes circundantes. Apesar desta diversidade, podem ser classificadas de acordo com a sua função, utilização prevista e forma da mola.
Classificação das molas metálicas de acordo com a utilização prevista:
- Elementos de armazenamento > Armazenamento de energia mecânica (armazenamento de energia) através de remodelação (molas de acionamento e mecanismos de enrolamento)
- Elementos de medição > Utilização da relação linear entre força e distância (balança de mola, sensores de força e de binário)
- Elementos de vibração e de amortecimento > Absorção de choques e vibrações (mola de compensação, molas de suspensão)
- Elementos de repouso > Disponibilização de forças de pré-carga e de movimentos de repouso (elementos de bloqueio e pontes de contacto)
- Elementos de rolamento > Tarefas de distribuição de forças para movimentos dentro de uma gama limitada (compensação de vibrações)
Subdivisão em molas rectas, curvas, enroladas e em forma de disco:
Direto molas planas são frequentemente utilizadas em sistemas de contacto de dispositivos de comutação eléctrica, por exemplo, em relés. As molas de contacto de material plano podem ser montadas desta forma, pré-carregadas. As forças de mola existentes fecham os caminhos de comutação de forma fiável.
As molas planas cur vas dividem-se em molas de lâminas curvas e molas moldadas. No caso das molas de lâmina curva, a mola é composta por secções de arco rectas e circulares. No caso das molas moldadas, é possível qualquer forma de mola adaptada à respectiva tarefa. O cálculo é complexo. Geralmente, não estão disponíveis modelos de cálculo válidos. O que é necessário é a experiência de muitos anos do técnico, que muitas vezes determina as dimensões utilizando aproximações conhecidas e através de experiências. Os raios de curvatura mínimos, em particular, devem ser respeitados nas diretrizes de conceção.
As molas de lâminas em espiral incluem molas em espiral com e sem espaço entre as espirais, bem como molas rolantes. As molas planas em forma de disco, que incluem molas de disco e anilhas de mola, podem ser utilizadas como molas individuais ou em combinações de molas.
Conceção e construção
São muitas as decisões que têm de ser tomadas ao desenvolver molas moldadas, molas planas ou molas de lâmina. Estas incluem a seleção do tipo de mola, a forma específica da mola, a escolha do material, a determinação das dimensões, bem como a consideração da situação de instalação e as opções de produção e teste. As ajudas mais importantes para estas decisões são os cálculos do comportamento de deformação das molas. Como normalmente há mais de dois parâmetros de molas a determinar, o projeto básico é realizado num processo iterativo. Também deve ser efectuada uma verificação funcional e de resistência para cada mola projectada. Isto envolve verificar se a taxa de mola, as forças e o curso necessários são mantidos dentro das tolerâncias especificadas.
Ao determinar a geometria da mola, os aspectos relacionados com o fabrico e os materiais devem ser tidos em conta, para além dos requisitos funcionais, de modo a tornar a produção tão eficiente e económica quanto possível. A conceção de molas metálicas requer, por isso, conhecimentos especializados e experiência nas áreas da conformação a frio e do tratamento térmico. Afinal de contas, a geometria da mola não só determina a sua fiabilidade, como também, muitas vezes, a funcionalidade de todo o produto em que é utilizada.
Fabrico
Consoante os requisitos, a forma e a quantidade, as molas planas, as molas moldadas e as molas de lâmina são fabricadas através de um processo de dobragem/estampagem e dobragem puro ou através de corte a laser com subsequente moldagem por dobragem, estampagem e afiação. Não há limites para a conformação de molas planas ou moldadas. Os tratamentos finais de superfície, tais como a retificação vibratória, o acabamento de barris, a fosfatização, o polimento, a galvanização, a pintura, etc., completam o processo de produção. Além disso, as molas podem ser instaladas diretamente nos conjuntos fornecidos. A seleção de materiais para molas é extensa: para além dos aços para molas normais, estão disponíveis aços inoxidáveis, metais não ferrosos e metais de colarinho em forma de tira ou de placa.
Espessura do material: 0,1 a 3,0 mm
Larguras da correia: 1,0 mm – 150 mm
Dimensões dos painéis: 1500 x 2500 mm
Tecnologia de produção: laser, estampagem, perfuração, dobragem, retificação, montagem
Tecnologia de superfícies: acabamento em barril, fosfatização, polimento, galvanização e pintura … outras superfícies a pedido
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